基于修正斜壓場(chǎng)的鋼筋混凝土二維非線性有限元分析.pdf

1、鋼筋混凝土非線性有限元分析一直是非線性研究領(lǐng)域的重要研究課題之一。 如何處理混凝土開(kāi)裂，以及如何模擬復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土和鋼筋等的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，比如在反復(fù)加、卸載過(guò)程中混凝土和鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，一直是這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)心的焦點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題。 本文采用基于修正斜壓場(chǎng)理論的旋轉(zhuǎn)、彌散裂縫模型，編制了鋼筋混凝土二維非線性分析的計(jì)算程序NAP。采用此程序分析了鋼筋混凝土二維構(gòu)件在單調(diào)和反復(fù)荷載作用下考慮壓、彎、剪共同作用的受

2、力性能，較為準(zhǔn)確地描述出了構(gòu)件的受力性能。這些工作為研究小組后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。 本文主要完成了以下工作： ① 采用基于修正斜壓場(chǎng)理論的旋轉(zhuǎn)、彌散裂縫模型和有限元方法基本原理推導(dǎo)了平面矩形單元和桁架單元的割線剛度矩陣；同時(shí)由材料力學(xué)出發(fā)詳細(xì)推導(dǎo)了主應(yīng)變或者主應(yīng)力方向上的材料割線剛度、單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，為本文程序的編制提供了理論基礎(chǔ)。 ② 在基于切線剛度的位移加載控制法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用基于割線剛度的位移加載控

3、制方法，并繪制了相應(yīng)框圖。 ③ 在傳統(tǒng)基于切線剛度的Newton－Raphson法求解方程組基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)，采用基于割線剛度的Newton－Raphson法，并繪制了流程圖。 ④ 根據(jù)本文所建立的分析理論基礎(chǔ)，采用C++語(yǔ)言編制了NAP程序，并成功解決了材料本構(gòu)模型采用割線剛度編制滯回規(guī)則中遇到的單元?dú)v史狀態(tài)的存儲(chǔ)和判斷、割線剛度矩陣異常的處理等特殊問(wèn)題。 ⑤ 在朱伯龍所提出的單元?dú)v史應(yīng)變狀態(tài)變換的基

4、礎(chǔ)上，根據(jù)本文所采用單元狀態(tài)變化的特點(diǎn)對(duì)其單元?dú)v史狀態(tài)判斷進(jìn)行了擴(kuò)展、完善。 ⑥ 采用NAP程序?qū)握{(diào)加載下的剪切板、剪力墻、簡(jiǎn)支梁和低周反復(fù)加載下的剪力墻滯回受力性能進(jìn)行模擬分析。 通過(guò)本文完成的工作取得如下結(jié)論： ① 本文采用基于修正斜壓場(chǎng)理論的旋轉(zhuǎn)、彌散裂縫模型和平面矩形單元，以及割線剛度的位移加載控制方法所編制的NAP程序?qū)袅?、?jiǎn)支梁的數(shù)值模擬，表現(xiàn)出與試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)好的一致性。 ② 本文